UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CARRERA DE TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
PROYECTO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERO EN TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
TEMA
PROTOTIPO DE RED DEFINIDA POR SOFTWARE USANDO PROTOCOLO OPENFLOW PARA OPTIMIZAR LA RED EXISTENTE EN LA CARRERA DE
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
AUTOR
BRYAN DAVID TOLEDO GÓMEZ
TUTOR
ING. JIMMY LEONARDO GUTIÉRREZ GARCÍA MG.GE.
JIPIJAPA – MANABÍ – ECUADOR
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CARRERADETECNOLOGÍASDELAINFORMACIÓN
APROBACIÓN DEL TUTOR
Ing. Jimmy Leonardo Gutiérrez García, Mg Ge, docente de la Carrera de Tecnologías de la Información que imparte la Universidad Estatal del Sur de Manabí a través de la Facultad de Ciencias Técnicas.
CERTIFICA:
Que el presente Proyecto de Titulación “PROTOTIPO DE RED DEFINIDA POR SOFTWARE USANDO PROTOCOLO OPENFLOW PARA OPTIMIZAR LA RED EXISTENTE EN LA CARRERA DE TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACION ”, ha sido exhaustivamente revisada en varias secciones de trabajos se encuentra listo para su presentación y apto para su defensa.
Las opiniones y conceptos vertidos en este Proyecto de Titulación son fruto de trabajo, perseverancia y originalidad de su autor Bryan David Toledo Gómez, siendo de su exclusiva responsabilidad.
Jipijapa, noviembre 2022
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CARRERADETECNOLOGÍASDELAINFORMACIÓN
APROBACIÓN DEL TRIBUNAL EXAMINADOR
Una vez revisado el proyecto final de investigación del Sr. Bryan David Toledo Gómez, portador de la cedula de identidad N° 0941091779, egresado de la Carrera de Tecnologías de la Información de la Universidad Estatal del Sur de Manabí, los miembros del Tribunal examinador aprueban el informe de investigación, sobre el tema: “PROTOTIPO DE RED DEFINIDA POR SOFTWARE USANDO PROTOCOLO OPENFLOW PARA OPTIMIZAR LA RED EXISTENTE EN LA CARRERA DE TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACION”, y su debido desarrollo ha sido aprobado.
En virtud al antecedente descrito el Sr. Bryan David Toledo Gómez, puede hacer uso del presente certificado en lo que estime conveniente a sus intereses.
Jipijapa, noviembre 2022
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CARRERADETECNOLOGÍASDELAINFORMACIÓN
DECLARACIÓN DE AUTORÍA
El proyecto de titulación: “PROTOTIPO DE RED DEFINIDA POR SOFTWARE USANDO PROTOCOLO OPENFLOW PARA OPTIMIZAR LA RED EXISTENTE EN LA CARRERA DE TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACION”, elaborado por el egresado Bryan David Toledo Gómez, previo a la obtención del título de Ingeniero en Tecnologías de la Información, certifica que la misma fue ejecutada por el autor Bryan David Toledo Gómez, bajo la dirección del Ing. Jimmy Leonardo Gutiérrez García, Mg Ge, cuyas ideas, criterios y propuestas expuestas en el presente trabajo de investigación son de exclusiva responsabilidad de la misma.
Jipijapa, noviembre 2022
__________________________
Bryan David Toledo Gómez 0941091779
AUTOR
UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
CARRERADETECNOLOGÍASDELAINFORMACIÓN
RENUNCIA DE DERECHOS
Quien suscribe, Bryan David Toledo Gómez, autor del proyecto de titulación:
“PROTOTIPO DE RED DEFINIDA POR SOFTWARE USANDO PROTOCOLO OPENFLOW PARA OPTIMIZAR LA RED EXISTENTE EN LA CARRERA DE TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACION”, previo a la obtención del título de Ingeniero en Tecnologías de la Información, cede los derechos de autoría intelectual total y parcial del presente trabajo de titulación a la Universidad Estatal del Sur de Manabí.
Jipijapa, noviembre 2022
__________________________
Bryan David Toledo Gómez 0941091779
DEDICATORIA
Le dedico este proyecto de titulación a:
Dedico a mis padres Sr. Rita Gómez Salazar y Sr. David Toledo Ruíz por inculcarme valores y espíritu de superación, por siempre estar a mi lado tanto en lo moral como en lo económico, gracias por apoyarme en cualquier objetivo que me proponga y brindarme siempre apoyo para seguir adelante con mi vida.
A mi novia Krisley Briones que me apoyo en todo desde el inicio de la carrera, a mi hermana Briggitte Toledo Gómez y mi hermano Andrés Toledo Ruíz que han estado conmigo desde mi niñez y me han demostrado apoyo siempre.
Y a mis familiares en general que de alguna u otra forma me han brindado apoyo a lo largo de todo mi proceso.
Bryan David Toledo Gómez
AGRADECIMIENTO
Quiero expresar mis agradecimientos a:
Dios por darme fuerzas y sabiduría para seguir por el camino del bien y lograr mis objetivos.
Agradecer a mis padres por Sr. Rita Gómez Salazar y Sr. David Toledo Ruíz por brindarme su apoyo y siempre motivarme para la realización y culminación de mi proyecto para alcanzar este logro que es uno de mis principales objetivos.
Agradecer de igual manera a los docentes de mi querida Universidad Estatal del Sur de Manabí
“UNESUM”, que me ofrecieron de sus conocimientos, sus enseñanzas y experiencias, alentándome a seguir adelante con este objetivo y perseguir mis sueños y destacar en esta linda área como lo es Tecnologías de la Información.
A las personas que estuvieron a lado mío a lo largo de la realización de mi proyecto, mi compañero y amigo José Plúa Baque por apoyarme y guiarme en este proceso y al Ing. Jimmy Gutiérrez García expresarle mi más grande y sincero agradecimiento que a más de ser mi tutor de este proyecto fue un excelente docente, agradecerle sus consejos, conocimiento y apoyo que me motivaron para continuar con el desarrollo de este trabajo de tesis logrando así finalizar mi proceso, para comenzar la vida profesional.
Bryan David Toledo Gómez
RESUMEN
En el proyecto que se realizó se logró identificar como problemática el modo de administrar la red implementada de los laboratorios en la Carrera Tecnologías de la Información, que generó un mayor costo de mantenimiento y de hardware que usa esta red. Por lo que el proyecto se titula
“
Prototipo de red definida por software usando protocolo openflow para optimizar la red existente en la Carrera de Tecnologías de la Información”, se consideró el objetivo planteado diseñar prototipo de red definida por software usando protocolo openflow para optimizar la red de los laboratorios en la Carrera de Tecnologías de la Información lo que permitió la simulación de la red existente, demostrando que la red definida por software es una herramienta que es muy poco implementada en la actualidad por el tiempo que lleva esta y el desconocimiento sobre la misma; se determinaron las ventajas y desventajas que posee la red de los laboratorios de la Carrera Tecnologías de la información que permitió concluir que las características de las redes definidas por software brindan son de mucha ayuda para la carrera como el manejo del tráfico de regla que permite identificar si las condiciones definidas se cumplen o no con el objetivo de que el tráfico de la red sea consistente, mejor administración de la red ya que la SDN otorga a los responsables o administradores de la red poder realizar cambios o programar la red según las necesidades que esta requiera.Palabras claves: Intercambio de datos; red informática; virtualización de red; protocolo de virtualización.
ABSTRACT
In the present research project, the way of managing the implemented network of the laboratories in the Information Technology Career was identified as problematic, which indicates a higher cost of maintenance and hardware used by this network. Therefore, the project is entitled "Software-defined network prototype using openflow protocol to optimize the existing network in the Information Technology Career", the stated objective is required to design a software-defined network prototype using openflow protocol to optimize the network of laboratories in the Information Technology Career, which allowed the simulation of the existing network.
What appears that the network defined by software is a tool that is very little implemented today due to the time it has taken and the lack of knowledge about it; when determining the advantages and disadvantages that this has over the network of the laboratories of the Information Technology Career obtained, concluding that the characteristics that software- defined networks provide a lot of help for the career, such as rule traffic management that allows identifying if the defined conditions are fulfilled or not with the objective that the traffic of the network is consistent, better administration of the network since the SDN grants those responsible or administrators of the network to be able to make changes or program the network according to the needs that this requires.
Keywords: data exchange; computer network; network virtualization; virtualization protocol.
ÍNDICE
APROBACIÓN DEL TUTOR ... ii
APROBACIÓN DEL TRIBUNAL EXAMINADOR... iii
DECLARACIÓN DE AUTORÍA ... iv
RENUNCIA DE DERECHOS... v
DEDICATORIA... vi
AGRADECIMIENTO... vii
RESUMEN ... viii
ABSTRACT ... ix
ÍNDICE DE TABLAS ... xiv
ÍNDICE DE GRÁFICOS ... xv
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES... xvi
INTRODUCCIÓN ... 1
I. TEMA: ... 3
II. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN... 4
2.1 Definición del problema ... 4
2.2 Formulación del problema ... 4
III. OBJETIVOS... 5
3.1 Objetivo General... 5
3.2 Objetivos Específicos ... 5
IV. JUSTIFICACIÓN... 6
V. MARCO TEÓRICO ... 7
5.1 Antecedentes ... 7
6.1.2. Antecedentes Internacionales ... 7
6.1.3. Antecedentes nacionales ... 8
6.1.4. Antecedentes Locales ... 9
5.2 BASES TEÓRICAS ... 10
6.2.1. Red de datos ... 10
6.2.2. Cableado estructurado ... 11
6.2.3. Topologías de red ... 12
6.2.4. Latencia en redes ... 15
6.2.5. Redes definidas por software (SDN)... 16
6.2.6. ¿Qué son las redes activas? ... 24
6.2.7. OPENFLOW ... 25
6.2.8. Mininet ... 29
5.3 Marco conceptual... 35
VI. HIPOTESIS Y VARIABLES... 37
6.1 Hipótesis ... 37
6.2 Variables ... 37
6.3 METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION ... 38
6.4 Tipo de investigación... 38
6.5 Métodos ... 39
6.2.9. Método investigativo ... 39
6.2.10. Método descriptivo ... 39
6.2.11. Método experimental ... 39
6.2.12. Método estadístico ... 39
6.6 Técnicas ... 39
6.2.13. Observación ... 39
6.2.14. Entrevista ... 39
6.2.15. Encuesta ... 40
6.7 Población ... 40
6.8 Muestra ... 40
VII. ANALISIS E INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS... 42
7.2 ENTREVISTA... 54
VIII. RECURSOS... 56
8.1 Recursos materiales ... 56
8.2 Recursos tecnológicos ... 56
8.3 Recursos humanos ... 56
IX. PRESUPUESTO ... 57
X. CRONOGRAMA ... 59
XI. PROPUESTA ... 60
11.1 TÍTULO DE LA PROPUESTA... 60
11.2 DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA ... 60
11.3 OBJETIVOS DE LA PROPUESTA... 61
13.3.1. Objetivo General... 61
13.3.2. Objetivos específicos ... 61
11.4 METODOLOGÍA ... 61
11.5 ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD ... 61
13.5.1. FACTIBILIDAD TÉCNICA ... 61
13.5.2. FACTIBILIDAD OPERATIVA... 62
13.5.3. FACTIBILIDAD ECONÓMICA ... 63
11.6 DESARROLLO DE LA PROPUESTA... 63
11.6.1 Etapa 1: Determinar ... 64
13.6.1.1. Fase 1: Análisis de las ventajas y desventajas de la red definida por software en la carrera. 64 13.6.1.2. Fase 2: Determinar las herramientas y tecnologías que se utilizarán para la creación de la simulación de la red. ... 66
11.6.2 Etapa 2: Analizar. ... 72
13.6.2.1. Fase 1: Demostrar los pasos que se realizan para la creación del diseño de red. 72 11.6.3 Etapa 3: Crear ... 85
13.6.3.1. Fase 1: Demostrar el funcionamiento del diseño de la red creada. ... 85
13.6.3.2. Fase 2: Demostrar los beneficios de la red definida por software... 90
XII. CONCLUSIÓN... 92
XIII. RECOMENDACIÓN ... 93
XIV. Bibliografía ... 94
XV. ANEXOS ... 100
AUTORIZACIÓN DE DERECHO DE PUBLICACIÓN EN EL REPOSITORIO DIGITAL INSTITUCIONAL UNESUM ... 103
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Conocimiento sobre SDN... 42
Tabla 2 Conocimiento de las SDN ... 43
Tabla 3 Frecuencia de conocimiento de las SDN... 44
Tabla 4 Criterio red actual ... 46
Tabla 5 Criterio sobre el beneficio de las SDN... 47
Tabla 6 Criterio protocolo Open flow ... 49
Tabla 7 Conocimiento de las SDN ... 50
Tabla 8 Criterio sobre las SDN ... 51
Tabla 9 Factibilidad de la red ... 53
Tabla 13 Ficha económica... 57
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 Conocimiento sobre SDN ... 42
Gráfico 2 Conocimiento de las SDN ... 43
Gráfico 3 Frecuencia de conocimiento de las SDN ... 44
Gráfico 4 Criterio red actual... 46
Gráfico 5 Criterio sobre el beneficio de las SDN... 47
Gráfico 6 Criterio protocolo Open flow ... 49
Gráfico 7 Conocimiento de las SDN ... 50
Gráfico 8 Criterio sobre las SDN ... 51
Gráfico 9 Factibilidad de la red ... 53
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Ilustración topología de estrella... 13
Ilustración 2 Topología en bus ... 13
Ilustración 3 Topología en estrella ... 14
Ilustración 4 Topología de anillo ... 14
Ilustración 5 Topología jerárquica... 14
Ilustración 6 Topología mixta... 15
Ilustración 7 Arquitectura SDN ... 19
Ilustración 8 Ilustración visibilidad ... 21
Ilustración 9 Ilustración TI ... 21
Ilustración 10 Ilustración seguridad... 22
Ilustración 11 Ilustración beneficios... 22
Ilustración 12 Ilustración nube ... 22
Ilustración 13 Grafica de datos ... 23
Ilustración 14 Imagen Openflow ... 25
Ilustración 15 Estructura simple de Openflow ... 26
Ilustración 16 Comparación de Sistemas Abiertos vs Switches Comerciales ... 27
Ilustración 17 Versiones de Open Flow y características ... 29
Ilustración 18 Topologías tree ... 30
Ilustración 19 Ejecución de la topología ... 31
Ilustración 20 Script de Python de Topología personalizada ... 31
Ilustración 21 Topología custom y comando ping entre h1 y h4 ... 32
Ilustración 22 Comparación entre ESTINET, NS-3 Y MININET ... 33
Ilustración 23 Arquitectura del protocoló... 34
Ilustración 24 Cronograma de actividades ... 59
Ilustración 25 Oracle VM Virtual Box ... 66
Ilustración 26 Sistema operativo Ubuntu ... 67
Ilustración 27 Mininet por comandos ... 68
Ilustración 28 instalación de Python... 68
Ilustración 29 interfaz gráfica miniedit... 69
Ilustración 30 Servidor web Python ... 71
Ilustración 31 Wireshark... 72
Ilustración 32 Oracle VM Virtual Box. ... 73
Ilustración 33 Ubuntu ... 74
Ilustración 34 Terminal de Ubuntu... 75
Ilustración 35 Ingresar a super usuario ... 75
Ilustración 36 Actualización general del sistema operativo ... 76
Ilustración 37 Actualizar paquetes corruptos ... 77
Ilustración 38 Intalación de Python ... 77
Ilustración 39 Instalar Git ... 78
Ilustración 40 Clonar Git de mininet ... 79
Ilustración 41 versión 2.2.2 mininet ... 80
Ilustración 42 Instalación mininet ... 81
Ilustración 43 Prueba red mininet sencilla... 82
Ilustración 44 Instalación MiniEdit ... 83
Ilustración 45 Diseño de red en Miniedit ... 84
Ilustración 46 Exportar diseño de MiniEdit... 85
Ilustración 47 Demostración de topología ... 86
Ilustración 48 Prueba a terminales con ifconfig ... 87
Ilustración 49 Instalación y comprobación de servidor web ... 88
Ilustración 50 Comprobación de servicio web ... 89
Ilustración 51 Comprobación wireshark... 90
Ilustración 52 Reunión con tutor de tesis ... 104
Ilustración 53 Entrevista a encargado de la red ... 104
Ilustración 54 Identificación de topología de la carrera (laboratorios)... 105
Ilustración 55 Realización de encuestas a estudiantes de la carrera ... 106
Ilustración 56 Creación del prototipo de red definida por software... 107
Ilustración 57 Pruebas a la red definida por software en Wireshark ... 107
INTRODUCCIÓN
En el primer capítulo se investiga acerca del tema red definida por software que se determina como una herramienta que permite controlar la red de forma centralizada basada en software para que facilite a los administradores responder rápidamente a los cambios en los requisitos que requiera la red, ayudando a solucionar la problemática encontrada la cual versa en la latencia que existe en los laboratorios de cómputo
El interés de la investigación viene dado por la introducción a nuevas tecnologías como las redes definidas por software que es una herramienta que brinda muchos beneficios al momento de administrar una red ya que esta lo hace de forma centralizada y ahorra muchos costos y tiempo; por esto como objetivo principal se encuentra diseñar un prototipo de red definida por software a través de virtualización por medio de herramientas de software libre, en el cual se desarrollaron las respectivas pruebas para comprobar su correcto funcionamiento.
En el capítulo dos analizamos las ventajas y desventajas de la red definida por software y también se determinaron las herramientas y tecnologías utilizadas en el diseño, en cuanto a los antecedentes se analizaron diferentes casos de éxito que sirven como base para el desarrollo del proyecto.
Con respecto al capítulo tres, la investigación se desarrolló bajo las metodologías del método investigativo en la recolección de información y análisis de documentación científica, método descriptivo para detallar todos los parámetros del proyecto, método experimental para desarrollar la simulación en base al prototipo de red definida por software y método est adístico para la recopilación de datos de los estudiantes, se realizó uso de las técnicas como recolección de información científica bibliográfica, encuestas a 265 estudiantes de la Carrera Tecnologías de la Información y entrevista al responsable del departamento de sistemas de la carrera, con esta información y datos recolectados se obtuvo resultados que indicaron la viabilidad para el desarrollo del proyecto para beneficiar la optimización de la forma de administrar la red de los laboratorios de la Carrera Tecnologías de la Información.
La propuesta de la investigación la encontramos en el capítulo cuatro al desarrollar el diseño y el prototipo de red definida por software se demuestra el desarrollo del diseño y la estructura que este maneja, además se realizó la simulación y se verificó su correcto funcionamiento, por lo que en el capítulo cinco se logró identificar los beneficios que esta brinda a la red de la Carrera Tecnologías de la información por lo que se concluye que las SDN son de gran utilidad
para la red debido a las herramientas que ofrece y la forma en la que esta se puede administrar ya que es centralizada; y se recomienda utilizar el presente proyecto de investigación como herramienta didáctica para estudiantes de la Carrera Tecnologías de la Información.
I. TÍTULO DEL PROYECTO:
“PROTOTIPO DE RED DEFINIDA POR SOFTWARE USANDO PROTOCOLO OPENFLOW PARA OPTIMIZAR LA RED EXISTENTE EN LA CARRERA DE
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN”
II. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
2.1 Definición del problema
En los últimos años las redes de datos tradicionales necesitan satisfacer ciertos requerimientos para la transmisión de información por lo que requiere la tecnología de acceso a internet como ADSL o Fibra, la distancia entre los dos puntos que quieran establecer la comunicación, y las redes o saltos intermedios por los que tengan que pasar los paquetes y capacidad del dispositivo desde el que nos conectamos (ordenador, portátil, tablet, móvil o consola) y la carga del servidor al que nos estamos conectando. Estos tres factores pueden influir negativamente en nuestra conexión generando inconvenientes como la latencia, además de inconvenientes hacia los usuarios quienes hacen uso de la virtualización y servicios d e cloud computing.
En este escenario el uso de la red de datos tradicional que utilizan los laboratorios de cómputo de la Universidad Estatal del Sur de Manabí crea limitaciones al priorizar la actualización de software y hardware que los controla, pero manteniendo los mismos esquemas de diseño de red, generando la necesidad de personal capacitado con nuevos conocimientos en mantenimiento y administración suponiendo mayores costos para la Universidad.
En 4 laboratorios de la Carrera Tecnologías de la Información se ha podido experimentar inconvenientes al momento de recibir clases debido a la latencia que existe lo que afecta al rendimiento de los computadores que al usarlos genera fallos en la distribución de datos y genera interrupción de comunicación entre el punto de acceso principal, los switchs, los enrutadores y los ordenadores, lo que dificulta a los estudiantes realizar prácticas y recibir clases con normalidad.
2.2 Formulación del problema
¿Que aporte brindará el prototipo de red definida por software usando protocolo openflow en la Carrera de Tecnologías de la Información?
III. OBJETIVOS
3.1 Objetivo General
Diseñar prototipo de red definida por software usando protocolo openflow para optimizar la red de los laboratorios en la Carrera de Tecnologías de la Información
3.2 Objetivos Específicos
• Analizar las ventajas y desventajas de una red definida por software como herramienta y su utilidad para administrar una red.
• Determinar las herramientas y tecnologías utilizadas en el diseño para demostrar los beneficios de la red definida por software.
• Simular el prototipo de red definida por software en base al diseño de red de los laboratorios en la Carrera Tecnologías de la Información.
IV. JUSTIFICACIÓN
Una de las principales causas por las que se desarrolla la siguiente investigación es la utilidad que ofrece como introducción para los estudiantes que utilizan los laboratorios de la Carrera Tecnologías de la Información que desconocen del tema de redes definidas por software. El desarrollo del prototipo de una red definida por software busca optimizar el tiempo y recursos en la administración y mantenimiento de la red de datos existente.
Al desarrollar un prototipo de red definida por software se pretende poner a prueba la correcta funcionalidad y beneficios que puede aportar este tipo de tecnología; mostrando el paso a paso de su diseño ayudará a difundir los conceptos básicos de este tipo de red en el ambiente académico, donde se conoce muy poco de este tipo de red, así mismo, se proporcionará información de las ventajas que posee el uso de protocolos de comunicación virtualizados como lo es OpenFlow.
Cabe destacar la importancia de realizar este tipo de proyectos donde se constituyen las bases para la aplicación de nuevas tecnologías que sirven como herramientas didácticas brindando así beneficios a la comunidad universitaria específicamente a los estudiantes de la carrera Tecnologías de la información, ya que la constante evolución de las tecnologías de virtualización de redes va en constante crecimiento y la generación de documentación científica confiable no está a la par de la misma.
V. MARCO TEÓRICO
5.1 Antecedentes
Tomando en consideración trabajos investigativos anteriores relacionados con el presente proyecto citamos los siguientes:
6.1.2. Antecedentes Internacionales
En escala internacional se citan los siguientes trabajos de investigación:
Osaba (2016) del Instituto Tecnológico de Buenos Aires, en su trabajo de tesis previo a la obtención de maestría titulado “VIRTUALIZACIÓN EN REDES DEFINIDAS POR SOFTWARE” indica que su trabajo de investigación explica sobre la intersección entre las redes definidas por software y virtualización de las redes relevando y definiendo atributos requeridos para soluciones de virtualización en general y resultados de dos implementaciones en particular (OVX y FV), caracterizados a través de la ejecución de pruebas en entornos simulados, y proponiendo una metodología para la comparación y selección, donde su objetivo principal es profundizar el conocimiento sobre virtualización en el entorno de las redes definidas por software además de determinar atributos y generar una herramienta que permita realizar comparaciones con soluciones potenciales a ser implementadas en un fututo en redes productivas
Marín (2016), realizo una tesis titulada “PLATAFORMA DE PRUEBAS PARA EVALUAR EL DESEMPEÑO DE LAS REDES DEFINIDAS POR SOFTWARE BASADAS EN EL PROTOCOLO OPENFLOW” en la ciudad de Santa Clara, Cuba, como trabajo previo a la obtención al título académico de Master en Telemática, teniendo como objetivo general Implementar una plataforma de pruebas para evaluar el desempeño de las SDN basadas en el protocolo OpenFlow, utilizando la metodología teórico- práctico para el análisis de los fundamentos de las SDN; obteniendo como resultado Las SDN basadas en el protocolo OpenFlow se han distinguido en los últimos años como una arquitectura con grandes potencialidades de sustituir las redes actuales lo que sugiere la necesidad de profundizar en su estudio y evaluación, llegando a la conclusión que el proyecto contribuye a la sistematizació n de los conocimientos sobre las SDN basadas en el protocolo OpenFlow.
Escobar, Tabord, & Clavijo (2020), realizaron la investigación “Beneficios de las Redes Definidas por Software y el Protocolo Openflow” en la ciudad de Cali, Colombia, previo a la obtención del título profesional en la Universidad Santiago de Cali, teniendo como objetivo
explicar los conceptos básicos relacionados a las redes definidas por software, los tipos de controladores, capas e interfaces que maneja; obteniendo como resultado describir los elementos básicos del protocolo Openflow, su uso y funcionamiento de este protocolo en los dispositivos compatibles; llegando a la conclusión que las SDN y Openflow son la nueva arquitectura de red del siglo XXI, el cual rompe con los paradigmas de las redes tradicionales, trayendo consigo nuevas ventajas de gestión de red de manera centralizada.
6.1.3. Antecedentes nacionales
A nivel nacional se encontró los siguientes trabajos de investigación:
Morillo (2014), presenta su trabajo de fin de grado titulado “Implementación De Una Red Definida Por Software (Sdn) Empleando Una Solución Basada En Software” señalando que el proyecto consta de dos implementaciones importantes en donde una es el prototipo de red definida por software en el que empleó virtualización para fijar los switches virtuales, tomando en consideración que el objetivo general de su tesis es ofrecer una solución de virtualización económica en la que abaraten costos implementando una solución basada en software en la que se demostró los conceptos teóricos por lo que aplicar este tipo de red da como resultado ser una alternativa ventajosa donde se pueda implementar este tipo de tecnología.
Tumbaco & Intriago (2021), presentan el artículo científico titulado “Revisión De Estudios Sobre Redes Definidas Por Software Aplicados. En universidades ecuatorianas” desarrollada por los autores Intriago Wilson, Navia Marlon, Tumbaco Danilo. Muestran un punto importante e interesante en el que manifiestan que en la actualidad en el Ecuador no existen datos que demuestren la implementación de arquitecturas de redes definidas por software en organizaciones e instituciones en sus medios de producción, esto debido a la poca difusión de las redes definidas por software tanto a nivel de educación como a nivel de implementación en escenarios reales. En su objetivo principal presentan una revisión bibliográfica de las investigaciones realizadas sobre las redes definidas por software que han sido aplicadas en las universidades ecuatorianas. También identificaron que en centro de estudios superiores del Ecuador conocen sobre este tema y han desarrollado investigaciones para analizar la funcionalidad hasta llegar al punto de implementarla en sus redes.
Romero (2017), realizo su tesis “Estudio del protocolo Openflow usando el modelo de red definida por Software (Software Define Networks). Caso de estudio la Universidad Técnica de Manabí” trabajo desarrollado para obtener la maestría de redes de comunicación en la
Openflow usando el modelo de red definida por Software (Software Define Networks). Caso de estudio la red académica de la Universidad Técnica de Manabí; utilizando la metodología de tipo descriptiva y cualitativa estudiando los modelos de entorno de las redes académicas y especificando las características de los administradores de redes definidas por software;
obteniendo como resultado mejorar el rendimiento de las redes, por medio del estudio de las redes definidas por software; llegando a la conclusión que con la utilización de dicha arquitectura se permitirá el mejoramiento de las redes en la comunidad universitaria, asegurando así una comunicación eficaz entre las facultades y departamentos administrativos.
(Ochoa, 2018), En la tesis que desarrolló bajo el título de “Características de las Redes Definidas por Software (SDN) para su Implementación en el Ecuador” previo a la obtención del título de Magister en telecomunicaciones de la Universidad Católica Santiago de Guayaquil, presenta como objetivo general proponer una estrategia para viabilizar la migración en los centros de datos sin afectaciones al servicio, así como la seguridad que se tendrá de no perder información en caso de existir alguna afectación en el controlador principal; aplicando las metodologías con un enfoque cuantitativo con alcance descriptivo y explicativo en el cual desarrolla revisión de información de relevancia para las SDN y caracteriza las SDN para futuras implementaciones en el Ecuador; concluyend o que al realizar la migración hacia SDN, se tiene una mayor efectividad en la administración, ampliación de la red y sobre todo para realizar mantenimientos y dar una solución a los inconvenientes que se presenten en el tráfico de la red.
6.1.4. Antecedentes Locales
En investigaciones realizadas a nivel local se citan los siguientes trabajos:
En la tesis desarrollada por Zambrano Evelyn Melissa de la Universidad Estatal del Sur de Manabí cuyo tema es “Estudio De Factibilidad De Un Software De Simulación Para El Diseño De Redes De Datos En El Laboratorio De Telecomunicaciones De La Carrera De Ingeniería En Computación Y Redes” presenta la implementación de un software de simulación para el diseño de redes de datos con el fin de permitir a los estudiantes realizar prácticas en el laboratorio aportando así de modo relevante en el proceso educativo al igual que el proceso de aprendizaje de los estudiantes (Zambrano , 2019).
Mero (2017), realizo el trabajo de titulación “Estudio Y Diseño De Una Red Híbrida Para El Fortalecimiento De La Telecomunicación En La Carrera De Ingeniería En Computación Y Redes.” previo a la obtención del título profesional en la Universidad Estatal del Sur de
Manabí, teniendo como objetivo realizar el estudio para el diseño de una Red Híbrida para el fortalecimiento de la telecomunicación en la Carrera de Ingeniería en Computación y Redes;
utilizando la metodología Analítico-descriptivo para determinar la factibilidad del diseño del proyecto en base a los resultados en el transcurso de la investigación; obteniendo como resultado un diseño de una red híbrida a través de una infraestructura robusta para el fortalecimiento de la Telecomunicación en la Carrera de Ingeniería en Computación y Redes.
En la tesis desarrollada por (Rodríguez, 2019) previo a la obtención del título de Ingeniero en Computación y Redes, en el cual como objetivo principal realiza un estudio de las de plataformas virtuales centralizadas para el fortalecimiento académico en la asignatura de redes conmutadas de la Carrera de Ingeniería en Computación y Redes; en dónde utilizó diferentes métodos para el desarrollo del proyecto de investigación como método Descriptivo, Hipotético- Deductivo, Estadístico y Bibliográfico; en el que concluyó que al implementar el software libre de virtualización virtual box en la asignatura de redes conmutadas dentro del laboratorio de telecomunicaciones de la Carrera de Ingeniería en Computación y Redes, se obtuvo una herramienta tecnológica acorde para realizar prácticas por parte de los estudiantes y docentes.
5.2 BASES TEÓRICAS 6.2.1. Red de datos
Una red de datos es el conjunto formado por los equipos y los medios físicos y lógicos que permiten la transmisión de información entre diferentes usuarios a cualquier distancia que se encuentren.
Según (Universidad Internacional de Valencia, 2018) “Las redes de datos son infraestructuras que han sido creadas para poder transmitir información a través del intercambio de datos. Es decir, son arquitecturas específicas para este fin, cuya base principal es la conmutación de paquetes y que atienden a una clasificación exclusiva, teniendo en cuenta la distancia que es capaz de cubrir su arquitectura física y, por supuesto, el tamaño que presentan.”
6.2.1.1. Elementos Principales de las redes de datos
• Hubs: se dedican a la amplificación de señales, un proceso muy importante de cara al intercambio de datos.
• Pach Panels: sistemas que organizan el cableado necesario para el correcto funcionamiento.
• Cables: son de tipo horizontal y suelen ser también elementos principales dentro de las redes de datos.
6.2.1.2. Tipos de Red de datos
• PAN: se componen de un módem inalámbrico, uno o dos computadores, teléfonos, impresoras y una cantidad limitada de dispositivos que están conectados en un rango de diez metros.
• LAN: la red LAN abarca un área geográfica limitada, como una oficina o un conjunto de edificios. Sin embargo, se diferencia de la PAN por su amplio rango de comunicación, la rapidez para transferir datos y la cantidad de dispositivos que pueden estar conectados.
• WAN: este tipo de red informática conecta varios dispositivos que se ubican a largas distancias. De esta forma pueden comunicarse de manera remota sin importar qué tan lejos se encuentren.
• SAN: se compone de hosts, conmutadores y dispositivos de almacenamiento que están conectados usando diferentes protocolos. Este tipo de red cuenta con una disponibilidad casi total, ya que almacena los datos en bloque permitiendo asignar los recursos de la forma más eficaz posible
• VPN: con este tipo de red puedes establecer una conexión segura con cualquier otra red a través de una red pública como Internet. (Poveda, 2020)
6.2.2. Cableado estructurado
El cableado estructurado permite que varios sistemas de cómputo puedan conectarse entre sí, debido a que este cableado estructurado soporta este tipo de sistemas, lo que permite suministrar comunicaciones de voz y datos dentro de un mismo sistema de cableado en los que cada estación de trabajo debe conectarse a un punto central por lo general usando la topología de tipo estrella debido a que esta topología permite que la interconexión y administración del sistema sea mucho más fácil, todo esto permite que estaciones de trabajo que se encuentran a larga distancia obtengan una comunicación perfecta sin necesidad de cableados en exceso, el cableado estructurado se considera conceptualmente como un sistema de cableado que se encarga o permite transportar cualquier tipo de información o señal ya sea videos, voz, datos, etc. (Herrera, 2003)
6.2.2.1. Características de un sistema de cableado estructurado
Las características principales o generales de un sistema de cableado estructurado son las siguientes:
• La estructura del sistema de cableado permite la renovación de equipos que se requiera de un cambio sin ninguna complicación ya que la estructura está diseñada para recibirlos.
• Las estaciones de trabajo se conectan a un punto central para facilitar la administración e interconexión general del sistema, está diseñado para que la comunicación se pueda realizar virtualmente con cualquier dispositivo que esté conectado en cualquier momento y lugar.
• Las fallas o averías que se den en la red serán más fáciles de localizar y por ende corregir debido a que están trabajando en un ámbito central.
• Se pueden realizar configuraciones de topologías lógicas como bus y anillo a través de una topología física en estrella únicamente reconfigurando las conexiones en el sistema central.
• Un cableado estructurado procura conseguir la integración de servicios como el de video, datos, voz, etc. (Valladares , 2019)
6.2.3. Topologías de red
La topología de red es la forma en la que está conectado un conjunto de computadoras que conforman la red además de que afecta directamente el tráfico y enrutamiento de datos que circulan en ella, es necesario tomar en cuenta factores importantes como el costo, complejidad, disponibilidad de equipos, el tipo y la cantidad de datos que se espera enviar y recibir dentro de la red que a su vez pueden afectar la topología de la red, las topologías de red se encuentran clasificadas en: (Medhi & Ramasamy, 2018)
6.2.3.1. Topología física
La topología física hace referencia a la forma en la que está diseñada la red físicamente, lo que quiere decir que cuando dos o más dispositivos se encuentran conectados a un mismo enlace y estos enlaces se dividen en más enlaces lo que forman una topología de red.
6.2.3.2. Topología en malla
Cada dispositivo que se encuentra en la red está conectado o tiene conexión al resto de dispositivos, y cada dato que es enviado de un dispositivo o host a otro puede tomar diferente
camino o ruta, esta red no puede tener ninguna interrupción de comunicación por lo que está totalmente conectada todos con todos (Rodriguez, 2021).
Ilustración 1 Ilustración topología de estrella Fuente: (Rodriguez, 2021)
6.2.3.3. Topología en bus.
Es cuando todos los equipos o dispositivos que se están utilizando en la red están conectados a un mismo cable, por lo tanto, la trasmisión de datos o información es en línea recta, este tipo de red puede tener susceptibilidades como lo puede ser en el cable principal o interrupción de trafico de los datos (Rodriguez, 2021)
Ilustración 2 Topología en bus Fuente: (Rodriguez, 2021)
6.2.3.4. Topología de red en estrella.
Es donde todos los equipos conectados en esta red se conectan a un servidor central que es el que administra los recursos y los asigna según los soliciten (Rodriguez, 2021).
Ilustración 3 Topología en estrella Fuente: (Rodriguez, 2021)
6.2.3.5. Topología de red anillo.
Se entiende cuando los equipos están conectados a sus equipos vecinos con una transmisión o conexión unidireccional, esta red puede tener interrumpir las conexiones por medio de un fallo en algún nivel de la misma (Rodriguez, 2021).
Ilustración 4 Topología de anillo Fuente: (Rodriguez, 2021)
6.2.3.6. Topología de red jerárquica.
Es la que más se parece a la topología de red estrella, pero la diferencia es que el acceso central es una computadora la cual controla todo el tráfico de la red (Rodriguez, 2021)
Ilustración 5 Topología jerárquica Fuente: (Rodriguez, 2021)
6.2.3.7. Topología de red mixta.
Es cuando la red está compuesta por dos o más redes mencionadas anteriormente (Rodriguez, 2021)
Ilustración 6 Topología mixta Fuente: (Rodriguez, 2021)
6.2.4. Latencia en redes
La latencia es el tiempo que tarda en transmitirse un paquete dentro de la red, y es un factor clave en las conexiones a Internet. En función de la conexión que tengamos, esta latencia será mayor o menor. La latencia influye, por ejemplo, en el tiempo que tarda en cargar una web.
Para medir la latencia, se utiliza el ping, muy conocido sobre todo por aquellos que jueguen a videojuegos online. El ping, medido en milisegundos (o ms) mide el tiempo que tardan en comunicarse una conexión local con un equipo remoto en la red IP. Por ejemplo, en un videojuego de disparos, cuanto menor sea el ping, menos tiempo tardará en registrar el servidor que tú has disparado y que la bala ha alcanzado su objetivo.
La latencia del switch al controlador es fundamental para el rendimiento de la SDN adicionalmente la confiabilidad es un aspecto muy importante para las SDN ya que las fallas pueden ocasionar desconexión entre los controladores y switch o falla en cascada de otros controladores. Tras la falla del enlace se debe realizar una configuración en la ruta de respaldo entre los switch y controladores, es muy importante tener en cuenta que el retardo entre la ruta principal y la latencia de la ruta de respaldo están intrínsecamente en conflicto entre sí.
Entonces los controladores tienden a colocarse cerca de los conmutadores para reducir la latencia del switch a controladores en las rutas primarias sin embargo el retraso de la ruta de respaldo puede ser alto debido a las rutas de desvío largas cuando ocurre una falla en el enlace.
Factores que generan latencia
Para reducir la latencia tenemos que fijarnos en los factores que pueden influir negativamente en nuestra conexión. Los más comunes son los siguientes:
• La tecnología de acceso a Internet: ADSL o Fibra.
• La distancia entre los dos puntos que quieran establecer la comunicación, y las redes o saltos intermedios por los que tengan que pasar los paquetes.
• Capacidad del dispositivo desde el que nos conectamos (ordenador, portátil, tablet, móvil o consola) y la carga del servidor al que nos estamos conectando. (Amaya, 2022) 6.2.5. Redes definidas por software (SDN)
En una red definida por software, los administradores de red pueden configurar el tráfico desde una consola central sin tener que tocar conmutadores individuales. Los administradores pueden modificar cualquier política de cambio de red según sea necesario, otorgar o revocar permisos, o incluso bloquear ciertos tipos de paquetes con un buen nivel de control.
Según (Figuerola, 2016) Las redes definidas por software (SDN) son una manera de abordar la creación de redes en la cual el control se desprende del hardware y se le da el mismo a una aplicación de software llamada controlador. El término SDN (Software Defined Network o red definida por software) se ha venido acuñando en los últimos dos años para hacer referencia a una arquitectura de red que permite separar el plano del control, del plano de datos, para conseguir redes más programables, automatizables y flexibles. Con SDN se virtualiza la red independizándola de la infraestructura física subyacente
6.2.4.1. ¿Cómo funcionan las redes definidas por software (SDN)?
Estos son los fundamentos de las SDN: en una SDN, el software se encuentra desvinculado del hardware. La SDN separa los dos planos de los dispositivos de red, ya que traslada al software el plano de control que establece dónde enviar el tráfico y deja en el hardware el plano de datos que realmente reenvía el tráfico. Esto significa que los administradores de red que utilizan redes definidas por software pueden planificar y controlar toda la red desde un solo panel de control en lugar de hacerlo dispositivo por dispositivo. (vmware, 2016)
La arquitectura típica de SDN se divide en tres partes:
• Las aplicaciones, que comunican las solicitudes de recursos o información sobre la red en su conjunto.
• Los controladores, que utilizan la información de las aplicaciones para decidir cómo enrutar un paquete de datos.
• Los dispositivos de red, que reciben información del controlador sobre dónde mover los datos.
Estos tres elementos pueden encontrarse en diferentes ubicaciones físicas.
Los dispositivos de red virtuales o físicos son aquellos que realmente transmiten datos a través de la red. Los conmutadores virtuales, que pueden integrarse en software o hardware, en algunos casos asumen las responsabilidades de los conmutadores físicos y combinan sus funciones en un solo conmutador inteligente. El conmutador comprueba la integridad de los paquetes de datos y el destino de la máquina virtual y transmite paquetes. (vmware, 2016)
6.2.4.2. COMPONENTES CLAVE DE SDN
Los elementos principales de una red definida por software incluyen:
• El controlador SDN es la aplicación que se comunica con los dispositivos y aplicaciones de red en una red definida por software. Sirve como el núcleo de la red al conectar las capas de aplicaciones y de infraestructura, controlando el flujo de datos entre las API ascendente y descendente.
• La API ascendente permite comunicaciones entre la capa de control y la capa de aplicaciones.
• La API descendente permite comunicaciones entre las capas de control y de infraestructura.
• La virtualización de funciones de red (NFV) es un proceso para virtualizar funciones basadas en hardware como balanceadores de carga, firewalls y enrutadores, y empaquetarlos como máquinas virtuales (VM). Con NFV, la organización no tiene que invertir en hardware para cada función de red individual.
• Los servicios de red y seguridad permiten que las aplicaciones empresariales funcionen de forma eficiente y segura y puedan incluir una amplia gama de funciones de red virtual como ADC, WOC y firewalls, así como capacidades de seguridad como sistemas de detección de intrusiones (IDS), sistemas de protección contra intrusiones (IPS) y protección de denegación de servicio distribuida (DDoS).
• Un conmutador SDN puro proporciona todas las funciones de control de un conmutador tradicional (como los protocolos de enrutamiento que se usan para crear bases de
información de redireccionamiento) en el controlador central. La funcionalidad en el conmutador se restringe exclusivamente al nivel de los datos.
• Un conmutador híbrido, las tecnologías SDN y los protocolos de conmutación tradicionales funcionan simultáneamente. Un responsable de red puede configurar el controlador SDN para descubrir y controlar ciertas corrientes de tráfico mientras que los protocolos de redes tradicionales y distribuidas continúan dirigiendo el resto del tráfico en la red.
• Una red híbrida es una red en la cual los conmutadores tradicionales y SDN, ya sean puros o híbridos, operan en el mismo entorno. (citrix, 2022)
6.2.4.3. Tipos de redes de software definida
Según (Bernal, 2016) las SDN son una alternativa de solución a los cambios requeridos en las redes tradicionales y que serán expuestos más adelante. En esencia, las SDN son redes de dispositivos que desacoplan físicamente el plano de datos (hardware) del plano de control (software)
Bajo el mismo principio de controlar de manera virtual y centralizada el flujo de datos en los switches y enrutadores, existen distintas redes definidas por software.
• SDN abierta: en esta los administradores utilizan un protocolo para llevar a cabo la gestión y control en la transmisión de datos de la red. El protocolo más conocido y estandarizado es el OpenFlow, pero existen otros como el OpenDayLigh o el OnePK.
• SDN por API: esta segunda opción reemplaza el uso de protocolos abiertos con interfaces de programación de aplicaciones, las cuales permiten controlar el desplazamiento de los datos a través de la red de dispositivos. (Roger, 2022)
Tanto las SDN abiertas como las que utilizan API, pueden controlar redes virtuales o de hardware tradicional. Otros modelos de redes definidas por software son:
• Modelo de superposición de SDN: en este tipo se ejecuta una red virtual para crear túneles dinámicos sobre una infraestructura de hardware ya existente. La red física no se modifica, pero la red virtual permite reasignar dispositivos y ancho de banda en los diversos canales.
• SDN híbrida: en este caso se realiza una combinación con las redes tradicionales, lo que permite que la SDN comparta una parte del control en la dirección del tráfico de
datos, mientras que la otra parte se mantiene a cargo del protocolo estándar. (Roger, 2022)
6.2.4.4. Arquitectura SDN
No existe una arquitectura única para las redes definidas por software. Sin embargo, es posible determinar tres componentes o capas principales en toda arquitectura SDN.
Ilustración 7 Arquitectura SDN
Fuente: (Logica lis, 2014)
• Aplicaciones: se encarga de la comunicación para hacer efectivas las solicitudes de recursos e información, así como de la transmisión de acciones específicas. Estas pueden asumir distintas formas y funciones (como la gestión de la red o el balanceo de carga).
• Controlador de SDN: a partir de la información suministrada por las aplicaciones, el controlador se encarga de decidir el enrutamiento de los paquetes de datos y transmitir la información hacia los componentes de la red. De igual manera, sobre este recae la función de recolectar la información suministrada por la red de hardware.
• Dispositivos de red: son los encargados de recibir las decisiones del controlador y ejecutar las acciones de envío, procesamiento y seguimiento de datos.
Para la arquitectura general de las redes definidas por software el controlador se encarga de la integración de los tres componentes o capas. Cuando la integración se realiza entre el controlador y las aplicaciones, se denomina interfaz en dirección norte; cuando se realiza entre el controlador y los dispositivos de la red, se denomina interfaz en dirección sur. (Logicalis, 2014)
La infraestructura se ha definido con base en la aplicación, trayendo al mundo de Networking conceptos que la virtualización llevó, hace algunos años, a los Data Centers, fue creado el concepto de redes programables. A partir de esa arquitectura, los elementos de red (routers, switches, firewall, etc.) pasan a tener en su sistema operacional interfaces (APIs) que crearán la posibilidad que aplicaciones no desarrolladas por los fabricantes del hardware interactúen con el plan de control del sistema, tomando decisiones de ingeniería de tráfico basadas en patrones no usuales, tales como: temperatura, costo del link, consumo de energía, entre otros. (Logicalis, 2014)
Por su parte, estudios de IDC indican que el mercado de SDN mueve, hoy, aproximadamente US$ 360 millones en todo el mundo. Sin embargo, la expectativa es que este monto pase ser a cerca de US$ 3,7 mil de millones en 2016, siendo el 58% de esa inversión relacionado a la infraestructura y al control de la red de datos. No es en vano que todos los principales proveedores de infraestructura de TIC ya estén diseñando sus estrategias y comiencen a posicionarse en ese escenario. Además de los grandes players, el momento incipiente del mercado ha atraído también diversos starts up, que buscan aprovechar la nueva tendencia.
Una de las bases del concepto de SDN es el protocolo OpenFlow, propuesto por miembros de diversas universidades, como Stanford, Berkeley y MIT, como un lenguaje abierto y universal para la “comunicación” entre elementos de red, a partir de la creación de tablas de flujo dinámicas. Actualmente, muchos equipos son compatibles con el OpenFlow, popularizando el protocolo y viabilizando la expansión de las redes definidas por software.
Como alternativa al OpenFlow, diversos fabricantes crearon, en el 2013, una asociación llamada Open DayLight. Mantenida por Linux Foundation, se trata de un proyecto colaborativo cuya ambición es crear un controlador de red (elemento en la capa de control) standarizado, evitando así la fragmentación de los protocolos y softwares de redes, una de las principales preocupaciones a la hora de hablar de redes abiertas y programables. (Logicalis, 2014)
6.2.4.5. Características de la red definida por software
Hay 4 características únicas y determinantes de las redes definidas por software:
Ágil. A medida que cambian las necesidades empresariales y de las aplicaciones, los administradores pueden ajustar la configuración de la red.
Gestión centralizada. La SDN consolida la inteligencia de red, que proporciona una visión holística de la configuración y la actividad de la red.
Programable. La capacidad de programar directamente las características de la red y de configurar los recursos de red de forma fácil y rápida a través de los servicios automatizados de SDN.
Conectividad abierta. La SDN se basa en estándares abiertos y se implementa siguiéndolos. En consecuencia, la SDN agiliza el diseño de la red y proporciona redes consistentes en una arquitectura independiente del proveedor. (nutanix, 2020)
6.2.4.6. Ventajas de una red definida por software
De entrada, las empresas que invierten en SDN probablemente se sienten atraídas por su capacidad de aceptar aplicaciones que manejan una gran cantidad de datos. Pero más allá de ese propósito, hay innumerables beneficios que hacen que la SDN valga la pena.
Contexto y visibilidad: En una red definida por software, los usuarios pueden ver toda la red a través de una fuente centralizada, lo cual simplifica los procesos de aprovisionamiento y gestión.
Ilustración 8 Ilustración visibilidad Fuente: (Nuta nix, 2018)
Gestión del ciclo de vida y automatización: Las demandas empresariales varían a diario, de modo que los responsables de TI necesitan establecer configuraciones de red del tipo "¿Y si...?" ("What if") para adaptarse a las demandas de las nuevas aplicaciones y máquinas virtuales (VMs). En una red definida por software, estas configuraciones de "¿Y si...?" son fáciles de implementar y no suponen ningún impacto en la red.
Ilustración 9 Ilustración TI Fuente: (Nuta nix, 2018)
Seguridad: La mejora de la seguridad hace que la SDN sea una opción obvia para muchas empresas. En una red definida por software, la seguridad está centralizada. En este controlador
central, administrador de TI puede crear y distribuir políticas de seguridad en toda la empresa con facilidad.
Ilustración 10 Ilustración seguridad Fuente: (Nuta nix, 2018)
TCO y ROI.: La reducción de los gastos de operación es otro beneficio atractivo de la SDN.
Debido a que una red definida por software mejora la utilización de los recursos y los servidores en general, las empresas experimentan una reducción de los costes operativos, los gastos administrativos y mucho más.
Ilustración 11 Ilustración beneficios Fuente: (Nuta nix, 2018)
Nube: La SDN es una forma excelente de ayudar a "nubificar" el centro de datos, ayudando en última instancia a unificar los componentes de infraestructura de una empresa.
Concretamente, una empresa puede abstraer (y por lo tanto unificar) sus recursos cloud a través de la SDN.
Ilustración 12 Ilustración nube Fuente: (Nuta nix, 2018)
DevOps: Como se ha mencionado en una sección anterior, la capacidad de redirigir y dar forma al tráfico de datos es una característica definitoria de la SDN. Esto permite a los equipos de TI mejorar la prestación de servicios, la capacidad de respuesta de la red y mucho más, de modo que la experiencia del usuario final sea más fluida. (nutanix, 2020)
Ilustración 13 Grafica de datos Fuente: (Nuta nix, 2018)
6.2.4.7. Desventajas de una red definida por software
Edad de las SDN: Las redes definidas por software con la edad de creación que tienen aún no están completamente estudiadas por lo que no es posible enumerar todas las desventajas que posee, como las redes de campo que llevan más de 50 años y aún existen problemas importantes. (Vargas , 2021)
Latencia: Como cualquier infraestructura de virtualización la latencia es uno de los problemas principales, de esto depende cuantos dispositivos o recursos se encuentren virtualizados, también puede agregar latencia algún hipervisor que se use. (Parra & Morales, 2015)
Gerencia limitada: Aun cuando los servicios de los dispositivos de toda la red pueden ser administrados, los dispositivos en sí no pueden ser administrados debido a que todos los dispositivos que estén en uso deben ser parchados, monitoreados y actualizados con mucha frecuencia para continuar funcionando de manera correcta, aunque en la actualidad existe una gran cantidad de recursos que no tienen mantenimiento dentro de las SDN. (Maya , 2021)
Gestión de red más compleja: Aunque existen dificultades dentro de las redes tradicionales también existen estándares y procedimientos de seguridad estandarizados, lo que en las redes definidas por software aún no existen estándares para estos requerimientos, aunque existen proveedores que dan soluciones a estos requerimientos. (Maya , 2021)
Mantener la calidad del servicio: En una red definida por software el administrador tiene el control de los recursos y dispositivos de manera virtual pero no sobre los dispositivos físicos lo que aún es un problema acerca de aprovisionar de sus recursos, además hay que tomar en cuenta que los dispositivos virtuales trabajan con la configuración predeterminada y si no se trabaja en la configuración podría haber problemas en la calidad del servicio y por ende un mal rendimiento en la red. (Parra & Morales, 2015)
Seguridad: Como una tecnología relativamente nueva se debe tener en cuenta los problemas de seguridad, al trabajar con protocolos de virtualización las redes que sean creadas
son vulnerables a entidades maliciosas por lo que es importante contar con el conocimiento de las amenazas, seguridad y como resolver estos posibles ataques. (Vargas , 2021)
6.2.4.8. Optimizar redes a través de SDN
Implementación de listas de control de acceso sobre dispositivos virtualizados basados en Mininet el cual es un emulador de red que ejecuta una colección de dispositivos finales, switches, routers y enlaces en un solo core de Linux. Se utiliza la virtualización ligera para hacer que un solo sistema parezca una red completa. Los programas que se ejecutan pueden enviar paquetes a través de lo que parece ser una interfaz de red real, con una velocidad de enlace y con retardo. La relación entre Mininet y las SND se establece por su similitud al trabajar con nodos que físicamente no existen, pudiendo en ambos casos definir sus configuraciones por software. Una característica importante de Mininet es que permite emular redes definidas por software con todas sus características. En particular, trabaja con el protocolo Openflow, usado por las SDN hacia y desde el entorno inalámbrico, lugar donde fluirá toda la información de los dispositivos inteligentes, una central que reciba la información.
(Barrientos & Rico Dewar, 2019)
6.2.4.9. Propuesta innovadora para optimizar redes
Estas redes propuestas ofrecen una innovadora solución de diseño de redes basadas en el protocolo OpenFlow, la cual pretende dar inicio a nuevas redes de computadoras, en las que su enfoque principal sea el ahorro de energía y a su vez disminuir la emisión de carbono debido al incremento de redes externas y enlaces redundantes; validando la velocidad de la red y el consumo que esta presenta. Cuando se habla de factores como velocidad y consumo de red se plantea una posible automatización con relación al control ejercido en redes IoT. Basados en los beneficiosos resultados que brinda la automatización de dispositivos a través de redes IoT, con el transcurso del tiempo tener una programación completa y adecuada se ha vuelto más compleja. En donde la solución propuesta es la implementación de redes SDN con emulador Mininet con el fin de recrear y modificar redes de datos que pueden soportar varias topologías y protocolos. A su vez este emulador de red trabaja bajo cierta limitación y es la dificultad de operar redes grandes. (Ladino & García , 2019)
6.2.6. ¿Qué son las redes activas?
La red activa es un patrón de comunicación que permite que los paquetes que fluyen a través de una red de telecomunicaciones modifiquen dinámicamente el funcionamiento de la red.
La arquitectura de red activa se compone de entornos de ejecución (similar a un shell de Unix que puede ejecutar paquetes activos), un sistema operativo de nodo capaz de soportar uno o más entornos de ejecución. También consta de hardware activo, capaz de enrutar o conmutar, así como de ejecutar código dentro de paquetes activos. Esto difiere de la arquitectura de red tradicional que busca robustez y estabilidad al intentar eliminar la complejidad y la capacidad de cambiar su funcionamiento fundamental de los componentes de red subyacentes. Los procesadores de red son un medio para implementar conceptos de redes activas. Las redes activas también se han implementado como redes superpuestas. (Hmong, 2016).
6.2.7. OPENFLOW
Ilustración 14 Imagen Openflow Fuente: (Ma tsumoto, 2014)
OpenFlow es un nuevo estándar para control avanzado de redes; de código abierto, fue desarrollado por investigadores de las Universidades de Stanford y California con el fin de estandarizar la comunicación entre switches y un controlador basado en software en una arquitectura SDN (McKeown, 2008). OpenFlow se agrega como una función para los Switches comerciales permitiendo a sus usuarios llevar a cabo experimentos, sin necesidad de estar ligados directamente al proveedor de los dispositivos de red. OpenFlow está siendo implementado por los principales fabricantes de dispositivos de red del mercado.
El inicio de esta tecnología se dio debido a la imposibilidad de manejar las asignaciones de rutas en Internet y cambiar la infraestructura del modelo OSI de Internet, con la investigación de esta tecnología lo que se pretende es básicamente abrir Internet a los investigadores, hacer conexiones de red por software para tener control sobre el tráfico, lo que permitiría encaminar mejor los paquetes, teniendo mejoras en el desempeño de servicios como video, telefonía móvil, ancho de banda, entre otros.
La puesta en marcha de este proyecto se tomó algo complicado ya que acceder al código fuente del software que controla el hardware de los switches comerciales era casi imposible debido a los licenciamientos y privacidad de cada uno de los fabricantes. Se empezó con el
desarrollo en switches de laboratorio creados por estudiantes y profesores de las universidades de Stanford y California, con el auge del proyecto y lo valioso de sus resultados, grandes compañías como Cisco, Juniper, HP, entre otras, se empezaron a interesar por el proyecto y en la actualidad HP tiene en su lista de productos switch que soportan el protocolo OpenFlow. La política principal es un estándar de código abierto.
Actualmente se ha probado en el campus de la Universidad de Stanford con un total éxito, se han unido otras nueve universidades a esta investigación tales como la Universidad de California, Universidad de Washington, Universidad de Wisconsin entre otras (Lara, 2013), y se está probando para crear una red de universidades regidas por esta tecnología.
En cuanto a las versiones de OpenFlow se puede indicar hay disponibles diferentes versiones. La primera versión fue la 0.2.0 lanzada en marzo del 2008, las versiones 0.8.0 y 0.8.1 llegaron en mayo de 2008. La versión 0.8.2 se lanzó en octubre de 2008 adicionando mensajes de Echo Request and Echo Replay. En diciembre de 2008 se lanzó la versión 0.8.9 que incluía máscaras IP e Información estadística adicional. La versión 0.9.0 fue lanzada en julio de 2009 y la versión 1.0 que es la más usada fue lanzada en diciembre de 2009 (Lara, 2013). Las versiones 1.0.0, 1.1.0, J.2 y 1,3.0 están disponibles. Y en el documento (OpenFlow Switch Specification, 2012) se encuentra de manera detallada los cambios incluidos a cada versión. (Machado, 2014)
Ilustración 15 Estructura simple de Openflow Fuente: (ECHEVERRIA, 2015 )
6.2.6.1. Introducción al Protocolo
La idea base es simple, se explota el hecho de que la mayor parte de los switches y routers Ethernet contienen tablas de flujo (típicamente construidas de TCAMs) que corren en línea para implementar firewalls, NATs, QoS (Quality of Service) y para recolectar estadísticas, mientras que la tabla de cada vendedor sea diferente, hemos identificado un conjunto interesante de funciones que corren en muchos switches y routers, el objetivo principal de OpenFlow es explotar estas funcionalidades comunes. A pesar que la virtualización tiene un rol activo en la actualidad, cuando se comparan los diversos sistemas abiertos con los switches de diferentes casos podemos notar que al final del día existe un “gap” (hueco) entre los atributos existentes y los deseados por nuestra parte de cada una de estas tecnologías y por la necesidad de poder abarcar la mayor cantidad de propiedades posibles y de allí que el novedoso protocolo OpenFlow. (Galué, 2012)
Ilustración 16 Comparación de Sistemas Abiertos vs Switches Comerciales Fuente: (Ga lué, 2012)
6.2.6.2. Características de OPENFLOW
Originalmente definió el protocolo de comunicación en arquitecturas SDN que permitía que el controlador SDN interactuara directamente con el plano de reenvío de dispositivos de red, como conmutadores y enrutadores, tanto físicos como virtuales (basados en hipervisor), para que pueda adaptarse mejor a los requisitos comerciales cambiantes.
Un controlador SDN en SDN es el "cerebro" de la red SDN, que transmite información a los conmutadores/enrutadores "abajo" (a través de las API hacia el sur) y las aplicaciones y la lógica comercial "arriba" (a través de las API hacia el norte). Recientemente, a medida que las organizaciones implementan más redes superpuestas virtuales de SDN, se ha asignado a los
